串級調節

串級調節是指一種由主、副兩個調節器彼此串接的雙迴路調節系統。主調節器根據主參數與給定值的偏差輸出信號,作為副調節器的給定值,副調節器同時接受副參數信號和給定值並控制調節機構。

基本介紹

• 中文名：串級調節
• 外文名：Cascade control
• 釋義：主、副兩個調節器彼此串接
• 主參數：工藝控制指標
• 副參數：引入的輔助參數
• 特點：具有一定的適應能力

簡介

凡用兩個調節器串接工作，主調節器的輸出作為副調節器的給定值的系統，稱為串級調節系統。

主參數是工藝控制指標，在串級調節系統中起主導作用的被調參數。

副參數是為了穩定主參數，或因某種需要而引入的輔助參數。

主對象是由主參數表征其主耍特性的生產設備。

副對象是由輔助參數表征其特性的生產設備。

主調節器按主參數與工藝規定的給定值的偏差工作，其輸出作為副調節器的給定值，在系統中起主導作用。

副調節器按副參數與主調節器來的給定值的偏差工作，其輸出直接操縱調節閥動作。

主迴路是由主測量變送器、主副調節器、執行器和主副對象構成的外迴路，亦稱外環。

副迴路是由副測量變送器、副調節器、執行器和副對象所構成的內迴路，亦稱內環。

串級調節特點

串級調節系統有如下特點：

①串級調節系統可以等效為單迴路調節系統，而串級調節系統的副迴路成為等效調節對象的一部分，因此串級調節系統被看成是改善了調節對象動態特性的單迴路調節系統。

②由於副迴路的存在，調節系統的工作頻率有了較大的提高。

③提高了對於進入副迴路的干擾的抑制能力。

④由於副迴路是一個快速隨動系統，使串級調節系統一定的適應能力。

串級調節系統的分析

串級調節系統和單迴路調節系統在結構和組成上相比多了一個測量單元、一個調節單元和一個閉合迴路。測量單元測量到的物理量作為系統的輔助被調量，增加的一個調節單元作為系統的輔助調節器(稱為副調節器)，增加一個較小的閉合迴路作為系統的副迴路(也稱為內迴路)。串級調節系統的調節任務仍然是使被調量等於給定值，系統中的執行器和調節機構都仍然只有一個。串級調節系統的結構方框圖如下圖所示。

串級調節系統的分析

串級調節系統的整定

串級調節系統屬於複雜調節系統，它具有內、外兩個迴路，其整定的方法也有多種，這裡只介紹一種“先內後外”的整定方法，在具體的整定過程中，可靈活地採用合適的整定法，如衰減曲線法或圖表整定法等。

如果擾動發生在串級系統的內迴路，內迴路應迅速地消除擾動作用，使輔助被調量(即中間信號)恢復原有數值，以至使系統被調量受擾動的影響減少到最低限度。如果擾動發生在串級系統內迴路之外，內迴路應作為外迴路的隨動系統，迅速地配合主調節器，使系統被調量恢復到給定值。所以，主調節器應能實現無偏差的調節，必須引入積分作用，可以採用比例積分調節器，對大遲延大慣性的被調對象可以採用比例積分微分調節器，對於副調節器一般採用比例調節器或比例微分調節器，使內迴路儘快消除擾動，成為快速隨動系統，如果輔助被調量也要求維持在一個確定的數值，那么副調節器必須引入積分作用。